PL190442B1

PL190442B1 - Filtrująca maska na twarz

Info

Publication number: PL190442B1
Application number: PL99345715A
Authority: PL
Inventors: Daniel A. Japuntich; Nicole V. Mccullough; Jane K. Peterson; Nicolas R. Baumann; John W. Bryant; Christopher P. Henderson; Bruce E. Penning
Original assignee: Minnesota Mining & Mfg
Priority date: 1998-07-24
Filing date: 1999-01-07
Publication date: 2005-12-30
Also published as: CZ2001268A3; DK1100592T3; DE69921660D1; ZA994642B; EP1479413A2; US20030005934A1; CA2337434A1; US6805124B2; KR20010071022A; CZ297721B6; BR9912388A; EP1100592A1; WO2000004957A1; KR100544552B1; EP1479413A3; DE69921660T2; PL345715A1; CN1149113C; AU2108199A; US6584976B2

Abstract

1. Filtrujaca m aska na twarz, za- wierajaca korpus m aski oraz zaw ór wy- dechowy, który je st usytuowany na kor- pusie m aski i m a co najm niej jeden otw ór um ozliw iajacy przechodzenie wy- dychanego pow ietrza z wewnetrznej przestrzeni gazowej do zewnetrznej przestrzeni gazowej podczas w ydycha- nia, znamienna tym, ze zaw iera w lókni- sty elem ent (31, 32, 33, 34. 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41) filtru wydechow ego usy- tuow any w strum ieniu wydechowym, by zanieczyszczenia nie m ogly przejsc z wewnetrznej przestrzeni gazowej do zewnetrznej przestrzeni gazowej wraz z wydychanym pow ietrzem . F ig . 1 PL PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest filtrująca maska na twarz, zawierająca element filtrujący skojarzony z zaworem wydechowym. Element filtrujący umożliwia masce usuwanie zanieczyszczeń z wydychanego strumienia.

Maski na twarz zakłada się na drogi oddechowe człowieka aby zapobiec dostawaniu się zanieczyszczeń do dróg oddechowych użytkownika oraz aby chronić inne osoby lub przedmioty przed patogenami i innymi zanieczyszczeniami wydychanymi przez użytkownika. W pierwszej sytuacji maska na twarz jest noszona w środowisku, w którym powietrze zawiera substancje szkodliwe dla użytkownika, np. w warsztacie napraw nadwozi samochodowych. W drugiej sytuacji maskę na twarz zakłada się w środowisku, gdzie występuje wysokie ryzyko infekcji lub zanieczyszczenia dla innej osoby lub rzeczy, np. w sali operacyjnej lub w pomieszczeniu wyjałowionym.

Maski na twarz przeznaczone do chronienia użytkownika są zwykle nazywane respiratorami, natomiast maski przeznaczone głównie do stosowania przy drugim scenariuszu, mianowicie do ochrony innych osób i rzeczy, zwykle są nazywane maskami na twarz lub po prostu maskami.

Maska chirurgiczna jest dobrym przykładem maski na twarz, która często nie kwalifikuje się jako respirator. Niektóre maski chirurgiczne są luźno pasującymi maskami twarzowymi, przeznaczonymi głównie do chronienia innych przed zanieczyszczeniami, które są wydychane przez użytkownika. Substancje, które są wydychane z ust użytkownika, są często aerozolami, które zwykle stanowią zawiesiny drobnoziarnistych ciał stałych lub cząstek cieczy w gazie. Maski chirurgiczne dość dobrze filtrują takie cząstki. Patent USA nr 3.613.678 (Mayhew) opisuje przykład luźno pasującej maski chirurgicznej.

Maski, które nie są szczelne wokół twarzy, takie jak pewne znane maski chirurgiczne, zwykle nie mają zaworu wydechowego, przeznaczonego do oczyszczania powietrza wydychanego z wnętrza maski. Maski te są czasami luźno pasowane, aby wydychane powietrze mogło łatwo uchodzić z boków maski, tak że użytkownik nie odczuwa niewygody, zwłaszcza kiedy ciężko oddycha. Ponieważ maski te są luźno pasowane, nie mogą jednak całkowicie chronić użytkownika przed wdychaniem zanieczyszczeń lub przed rozbryzgiwanymi płynami. Ze względu na różne zanieczyszczenia, które występują w szpitalach, i wiele patogenów, które istnieją w płynach ustrojowych luźne pasowanie jest wyraźną wadą takich masek chirurgicznych. Dodatkowo maski, które nie są szczelne wokół twarzy, umożliwiają, jak wiadomo, przechodzenie wydychanego powietrza wokół krawędzi maski, a zawór wydechowy mocowany do korpusu maski nie daje żadnych korzyści w takich maskach..

Skonstruowano również maski na twarz zapewniające szczelniejsze, bardziej hermetyczne dopasowanie pomiędzy twarzą użytkownika a maską. Niektóre ciasno pasujące maski mają nieporowatą gumową część twarzową, która wspiera wyjmowane lub mocowane trwale wkłady filtrujące. Ta część na twarz ma również zawór wydechowy do oczyszczania ciepłego, wilgotnego, mającego dużą zawartość CO2, wydychanego powietrza z wnętrza maski. Maski o takiej konstrukcji są zwykle nazywane bardziej opisowo respiratorami. Patent USA nr 5.062.421 (Burns i Reichsel) opisuje przykład takiej maski. Dostępne w handlu wyroby obejmują maski 5000 i 6000 Series™, sprzedawane przez firmę 3M Company, St. Paul, Minnesota.

Inne szczelnie dopasowane maski na twarz mają porowaty korpus maski, który jest ukształtowany i przeznaczony do filtrowania wdychanego powietrza. Zwykle maski te są również nazywane respiratorami i często mają zawór wydechowy, który otwiera się pod zwiększonym wewnętrznym ciśnieniem powietrza, kiedy użytkownik wydycha - patrz np. patent USA nr 4.827.924 (japuntich^).

190 442

Dodatkowe przykłady filtrujących masek twarzowych, które mają zawory wydechowe, przedstawiono w patentach USA nr 5.509.436 i 5.325.892 (japuntich i inni), 4.537.189 (Vicenzi), 4.934.362 (Braun) oraz 5.505.197 (Scholey).

Zwykle zawór wydechowy jest chroniony przez pokrywę zaworu - patrz np. patenty USA nr wzory 347.299 i 347.298 - które mogą chronić zawór przed fizycznym uszkodzeniem powodowanym przykładowo przez niezamierzone uderzenia.

Znane ściśle dopasowane maski, które posiadają zawór wydechowy, mogą chronić użytkownika przed bezpośrednim wdychaniem szkodliwych cząstek, ale maski te mają pewne ograniczenia, jeśli chodzi o ochronę innych osób lub rzeczy przed narażeniem na zanieczyszczenia wydychane przez użytkownika. Kiedy użytkownik robi wydech, zawór wydechowy zostaje otworzony do powietrza otoczenia, a takie tymczasowe otworzenie powoduje powstanie przewodu od ust użytkownika i jego nosa do miejsca na zewnątrz maski. Odwrotnie, rozbryzgi cieczy mogą przedostawać się z zewnątrz maski do jej wnętrza przez takie tymczasowe otwarcie.

W wielu zastosowaniach, zwłaszcza w chirurgii i w pomieszczeniach wyjałowionych, otwarty przewód tworzony tymczasowo przez zawór wydechowy, może ewentualnie prowadzić do zakażenia pacjenta lub zanieczyszczenia precyzyjnej części. Stowarzyszenie instrumentariuszek zaleciło, aby maski były w 95% skuteczne, jeśli chodzi o zatrzymywanie wydychanych cząstek żywotnych. Proposed Recommended Practice for OR Wearing Apparel, AORN Journal, w. 33, n.l, s. 100-104, 101 (styczeń 1981); patrz również D. Vesley i inni, Clinical Implications of Surgical Mask Retention Effeciencies for Viable and Total Particles, INFECTIONS IN SURGERY, s. 531-536, 533 (lipiec 1983). W konsekwencji maski twarzowe, które mają zawory wydechowe nie są obecnie zalecane do stosowania w takich środowiskach. Patrz np. Guidelines for Preventing the Transmission of Mycobacterium Tuberculosis in Health Care Facilities, MORBIDITY AND MORTALITY WEEKLY REPORT, U.S. Dept. Health & Human Services, w. 43, n. RR-13, s. 34 & 98 (12 października 1994).

Produkowane są maski twarzowe, które mogą chronić przed zanieczyszczeniami zarówno użytkownika jak i osoby w pobliżu i przedmioty. Dostępne w handlu produkty obejmują maski gatunków 1800™, 1812™m 1838™, 1869™ i 8210™, sprzedawane przez 3M Company. Inne przykłady masek tego rodzaju są opisane w patentach USA nr 5.307.706 (Kronzer i inni), 4.807.619 (Dyrud) oraz 4.536.440 (Berg). Maski te są dopasowane stosunkowo szczelnie, by gazy i ciekłe zanieczyszczenia nie mogły wchodzi- do i wychodzić z wnętrza maski przy jej obwodzie, ale maski te zwykle nie mają zaworu wydechowego, który umożliwia szybkie usuwanie wydychanego powietrza z wnętrza maski. Chociaż więc maski te usuwają zanieczyszczenia ze strumienia wdechowego i wydechowego i zapewniają ochronę przed rozbryzgami cieczy, nie mogą one jednak zasadniczo polepszyć wygody użytkownika.

Patent USA nr 5.117.821 (White) opisuje przykład maski, która usuwa opary z wydychanego powietrza. Maska ta jest używana przy polowaniach, aby zwierzę nie mogło wyczuć myśliwego. Maska taka ma zawór wdechowy, który pozwala na wciąganie powietrza z otoczenia do wnętrza maski, a ponadto ma zbiomik oczyszczający wsparty na ciele użytkownika i przeznaczony do odbierania wydychanego powietrza. Długa rura kieruje wydychane powietrze do tego odległego zbiornika. Urządzenie to ma zawór wydechowy usytuowany przy końcach zbiornika, by kontrolować przechodzenie oczyszczonego wydechu do atmosfery i wykluczyć wdychanie z powrotem powietrza ze zbiornika. Zbiornik może zawierać cząstki węgla drzewnego w celu usuwania oparów z oddechu.

Chociaż maska myśliwska uniemożliwia przedostawanie się wydychanych oparów organicznych do powietrza otoczenia (i może dawać myśliwemu spore korzyści), to jednak maska taka nie jest przeznaczona do tworzenia źródła czystego powietrza dla użytkownika. Nie przewiduje również mocowania filtru wlotowego, jest nieco kłopotliwa i byłaby niepraktyczna w innych zastosowaniach.

Publikacja niemiecka 43 077 54 opisuje maskę, która wykorzystuje długi wąż lub rurę przebiegającą od korpusu maski, by dalej połączyć się z inną rurą powietrzną która z kolei jest dołączona do urządzenia regulującego przepływ powietrza. To urządzenie regulujące przepływ powietrza kontroluje dopływ i odprowadzanie oddechu, zawierając przy tym pompę powietrza, która zasysa wydychane powietrze do filtru powietrza, aby oczyścić wydychane

190 442 powietrze. Ponadto urządzenie to może również być wykorzystywane do doprowadzania oczyszczonego powietrza do użytkownika. Urządzenie regulujące przepływ powietrza zasysa zadem oddech i kieruje przefiltrowane powietrze do użytkownika. Urządzenie regulujące przepływ powietrza zawiera źródło energii i zacisk do mocowania urządzenia na ubraniu użytkownika.

W EP-A-0 171 511 opisano maskę oddechową, która zawiera zawór wdechowy i wydechowy oraz urządzenie filtrujące przymocowane wyłącznie do zaworu wydechowego, które odfiltrownje dwutlenek węgla wydychany przez użytkownika przed wypuszczeniem do atmosfery. Urządzenie filtrujące zawiera w tym celu wkład z wodorotlenkiem litu LiOH, zawierający granulki wodorotlenku litu LiOH jako pochłaniacz dwutlenku węgla (CO?) i jest utkane jako materiał filtracyjny, aby uniemożliwić wchodzenie pyłu wodorotlenku litu LiOH w kontakt z organizmem użytkownika i powodowanie poparzeń chemicznych.

W patencie USA nr 5.016.625 opisano respirator do filtrowania dymu i oparów z powietrza z pożaru, aby zapobiec wdychaniu przez użytkownika zbyt dużo trującego gazu, takiego jak tlenek węgla. Zastosowano urządzenie wentylacyjne wykorzystujące materiał włókienniczy jako filtr, który jest zwilżany przez człon wykonawczy, tak że filtr może filtrować trujący gaz i dym z wdychanego powietrza..

ISTOTA WYNALAZKU

Filtrująca maska na twarz zawierająca korpus maski oraz zawór wydechowy, który jest usytuowany na korpusie maski i ma co najmniej jeden otwór umożliwiający przechodzenie wydychanego powietrza z wewnętrznej przestrzeni gazowej do zewnętrznej przestrzeni gazowej podczas wydychania, charakteryzuje się tym, że zawiera włóknisty element filtru wydechowego usytuowany w strumieniu wydechowym, by zanieczyszczenia nie mogły przejść z wewnętrznej przestrzeni gazowej do zewnętrznej przestrzeni gazowej wraz z wydychanym powietrzem.

Korzystnym jest, że filtrująca maska zawiera element filtru wdechowego do filtrowania wdychanego powietrza, a ponadto element filtru wdechowego jest integralnie umieszczony w korpusie maski, przy czym element filtru wydechowego ma mniejszy spadek ciśnienia przy wydechu niż spadek ciśnienia na elemencie filtru wdechowego podczas wydychania. Element filtru wdechowego nie jest integralny z korpusem maski, a ponadto element filtru wydechowego jest dostosowany tak, że umieszczenie w strumieniu wydechu powoduje usytuowanie elementu filtru wydechu na drodze najmniejszego oporu przy wydechu. Filtrująca maska ma miskowo ukształtowany korpus, przy czym korpus maski ma usytuowany w nim otwór, a zawór wydechowy jest usytuowany na korpusie maski przy tym otworze. Również korzystnie, korpus maski zawiera warstwę materiału filtrującego, a element filtru wydechowego jest usytuowany pomiędzy materiałem filtrującym a podstawą zaworu wydechowego, albo element filtru wydechowego jest usytuowany przed otworem w materiale filtrującym, albo zawór wydechowy zawiera pokrywę zaworu, a element filtru wydechowego przebiega nad i wokół pokrywy zaworu po jej stronie zewnętrznej, albo zawór wydechowy zawiera pokrywę zaworu, a element filtru wydechowego jest usytuowany po wewnętrznej stronie pokrywy zaworu, albo element filtru wydechowego przebiega nad zewnętrzną stroną zaworu wydechowego i korpusu maski, a pole powierzchni elementu filtru wydechowego jest większe niż pole powierzchni materiału filtrującego w korpusie maski, albo element filtru wydechowego jest usytuowany za zaworem wydechowym i jest przymocowany do korpusu maski oraz ma pole powierzchni, które jest mniejsze niż pole powierzchni materiału filtrującego korpusu maski. Ponadto element filtru wdechowego zawiera warstwę materiału filtrującego i materiał przykrycia, przy czym materiał przykrycia działa jako element filtru wydechowego. Zawór wydechowy ma usytuowaną na nim pokrywę zaworu, która jest strukturą porowatą działającą jako element filtru wydechowego, przy czym element filtru wydechowego usuwa co najmniej 95% zagrożenia przy badaniu według testu skuteczności filtrowania bakterii.

Wynalazek różni się od znanych masek twarzowych, które posiadają zawór wydechowy, tym, że wynalazek po raz pierwszy ma element filtru wydechowego, który może powstrzymać zanieczyszczenia w strumieniu wydechowym przed przechodzeniem z wewnętrznej przestrzeni gazowej do zewnętrznej przestrzeni gazowej. Właściwość ta pozwala, by maska na twarz była szczególnie korzystna przy stosowaniu w procedurach chirurgicznych lub w zasto6

190 442 sowaniu w pomieszczeniach wyjałowionych, gdzie dotychczas nie była stosowana. Ponadto inaczej niż niektóre poprzednio znane maski na twarz rozwiązanie według wynalazku może mieć postać szczelnie dopasowanej maski, która zapewnia użytkownikowi dobrą ochronę przed zanieczyszczeniami z powietrza i przed rozbryzgami cieczy. A ponieważ maska na twarz według wynalazku ma zawór wydechowy i może zapewnić użytkownikowi wygodę dzięki możliwości szybkiego usuwania ciepłego, wilgotnego powietrza o dużej zawartości CO? z wnętrza maski. Wynalazek zapewnia zatem większą wygodę użytkownikom przez zmniejszenie temperatury, wilgotności i zawartości dwutlenku węgla wewnątrz maski, przy czym równocześnie chroni użytkownika i uniemożliwia dostawanie się cząstek i innych zanieczyszczeń do otoczenia.

W odniesieniu do wynalazku następujące określenia mają podane poniżej znaczenia: aerozol - oznacza gaz zawierający zawieszone cząstki w postaci stałej i/lub ciekłej; czyste powietrze - oznacza objętość powietrza lub tlenu, która została przefiltrowana w celu usunięcia zanieczyszczeń lub inaczej stała się bezpieczna do oddychania;

zanieczyszczenia - oznaczają cząstki i/lub inne substancje, które zasadniczo nie mogą być uważane za cząstki (np. pary organiczne itd.), ale które mogą być zawieszone w powietrzu, łącznie z powietrzem w wydychanym strumieniu;

zawór wydechowy - oznacza zawór przeznaczony do stosowania na filtrującej masce na twarz, by otwierał się pod wpływem ciśnienia wydychanego powietrza, a pozostawał zamknięty, kiedy użytkownik wdycha i pomiędzy oddechami;

wydychane powietrze - oznacza powietrze, które jest wydychane przez użytkownika filtrującej maski na twarz;

element filtru wydechowego - oznacza porowatą strukturę, poprzez którą wydychane powietrze może przechodzić i która jest zdolna do usuwania zanieczyszczeń z wydychanego strumienia;

wydychany strumień - oznacza strumień powietrza, który przechodzi przez otwór zaworu wydechowego;

zewnętrzna przestrzeń gazowa - oznacza przestrzeń otoczenia, w którą wydychany gaz wchodzi po przejściu znacznie poza zawór wydechowy;

filtrująca maska na twarz - oznacza maskę, która przykrywa co najmniej nos i usta użytkownika i jest zdolna dostarczać czyste powietrze do użytkownika;

element filtru wdechowego - oznacza porowatą strukturę, poprzez którą wdychane powietrze przechodzi przed wdychaniem przez użytkownika, tak że zanieczyszczenia i/lub cząstki mogą zostać z niego usunięte;

wewnętrzna przestrzeń gazowa - oznacza przestrzeń, w którą czyste powietrze wchodzi przed wdychaniem przez użytkownika i w którą wydychane powietrze przechodzi przed przejściem przez otwór zaworu wydechowego;

korpus maski - oznacza konstrukcję, która pasuje co najmniej na nos i usta człowieka i która pomaga utworzyć wewnętrzną przestrzeń gazową oddzieloną od zewnętrznej przestrzeni gazowej;

cząstki - oznaczają substancję ciekłą i/lub stalą, która nadaje się do zawieszenia w powietrzu, na przykład patogeny, bakterie, wirusy, grzyby, śluz, ślinę, krew itd.;

struktura porowata - oznacza mieszaninę pewnej ilości materiału stałego i objętości porów, która tworzy trójwymiarowy system międzywęzłowych, krętych kanałów, poprzez które może przechodzić gaz.

Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykładach wykonania na rysunku, na którym:

figura 1 jest widokiem perspektywicznym filtrującej maski 20 na twarz, która jest wyposażona w zawór wydechowy 22;

figura 2 jest przekrojem zaworu wydechowego 22, przedstawiającym pierwsze wykonanie elementu 31 filtru wydechowego według wynalazku;

figura 3 jest widokiem z przodu zaworowego gniazda 30, które jest używane w połączeniu z zaworem wydechowym 22;

figura 4 jest przekrojem zaworu wydechowego 22 przedstawiającym drugie wykonanie elementu 32 filtru wydechowego według wynalazku;

190 442 figura 5 jest przekrojem zaworu wydechowego 22 przedstawiającym trzecie wykonanie elementu 33 filtru wydechowego według wynalazku;

figura 6 jest widokiem z boku zaworu wydechowego 22 przedstawiającym czwarte wykonanie elementu 34 filtru wydechowego według wynalazku;

figura 7 jest przekrojem maski 20' podobnej do maski 20 pokazanej na fig. 1, ilustrującym piąte wykonanie elementu 35 filtru wydechowego według wynalazku;

figura 8 jest przekrojem maski 20 podobnej do maski 20 pokazanej na fig. 1, ilustrującym szóste wykonanie elementu 36 filtru wydechowego według wynalazku;

figura 9 jest przekrojem maski 20' podobnej do maski 20 pokazanej na fig. 1, ilustrującym siódme wykonanie elementu 37 filtru wydechowego według wynalazku;

figura 10 jest przekrojem zaworu wydechowego 22 z elementem 38 filtru wydechowego według wynalazku;

figura 11 jest przekrojem zaworu wydechowego 22 z odłączanym elementem 39 filtru wydechowego według wynalazku;

figura 12 jest widokiem z przodu filtrującej maski 60 na twarz, która ma element 40 filtru wydechowego według wynalazku;

figura 13 jest widokiem z przodu filtrującej maski 70 na całą twarz, ilustrującym element 41 filtru wydechowego według wynalazku; zaś figura 14 jest schematycznym widokiem ilustrującym przepływ powietrza przy przeprowadzaniu badania procentowego przepływu przez zawór.

SZCZEGÓŁOWY OPIS KORZYSTNYCH PRZYKŁADÓW WYKONANIA

Wynalazek nadaje się do stosowania w wielu rodzajach twarzowych masek filtrujących, łącznie z półmaskami, które zakrywają nos i usta użytkownika, respiratorami, które zakrywają nos, usta i oczy użytkownika, kombinezonami na całe ciało i kapturami, które doprowadzają czyste powietrze do użytkownika, zasilanymi maskami powietrznymi, samodzielnymi urządzeniami oddechowymi i zasadniczo wszystkimi innymi maskami filtrującymi, które mogą być wyposażone w zawór wydechowy. Wynalazek nadaje się zwłaszcza do stosowania z na twarz maskami filtrującymi, które mają porowaty korpus maski, działający jako filtr.

Według różnych wykonań przedmiotowego wynalazku przed otworem zaworu wydechowego wewnątrz maski może być umieszczony element filtru wydechowego, tak że cząstki zawarte w aerozolach są zbierane przed przejściem przez zawór wydechowy. W innym przykładzie wykonania element filtru wydechowego może być umieszczony pomiędzy korpusem maski a otworem zaworu wydechowego. W jeszcze innych wykonaniach element filtru wydechowego może być umieszczony za zaworem wydechowym, tak że powietrze przechodzące przez zawór wydechowy przechodzi następnie przez element filtru wydechowego. Inne przykłady wykonania zawierają element filtru wydechowego przykrywający nie tylko obudowę zaworu, ale większe części korpusu maski, a nawet całą zewnętrzną stronę korpusu maski, aby zapewnić zwiększone pole powierzchni filtru i mniejszy opór wydychania lub spadek ciśnienia na elemencie filtru wydechowego. Wynalazek może również obejmować wykonania, w których tkaniny przykrywające maskę lub warstwy kształtujące działają w charakterze filtru wydechowego, albo przykrycie zaworu jest filtrem wydechowym.

Na figurze 1 pokazano maskę 20, która ma zawór wydechowy 22 usytuowany pośrodku na korpusie 24 maski. Korpus 24 maski ma kształt zasadniczo miskowy, aby po założeniu maski pasował dokładnie do nosa i ust człowieka. Maska 20 ma zasadniczo utrzymywać szczelny kontakt z twarzą użytkownika przy swym obwodzie 21. Korpus 24 maski jest dociągany szczelnie do twarzy użytkownika wokół obwodu 21 maski przez paski 26, które przebiegają za głową i szyją użytkownika po założeniu maski. Maska 20 tworzy wewnętrzną przestrzeń gazową pomiędzy korpusem 24 maski a twarzą użytkownika. Ta wewnętrzna przestrzeń gazowa jest oddzielona od powietrza otoczenia lub zewnętrznej przestrzeni gazowej przez korpus 24 maski i przez zawór wydechowy 22. Korpus maski może posiadać dopasowywany zacisk 25 nosa (patrz fig. 7-9) zamontowany po wewnętrznej stronie korpusu 24 maski (lub na zewnątrz, albo pomiędzy warstwami), aby zapewnić dokładne pasowanie na nosie i tam, gdzie nos spotyka się z kością policzkową. Maska o konfiguracji pokazanej na fig. 1 opisana jest w zgłoszeniu patentowym USA nr seryjny 08/612.527 (Bostock i in,) oraz w zgłoszeniu wzoru USA nr seryjny 29/059.264 (Henderson i in.), 29/059.265 (Bryant i in.)

190 442 oraz 29/062.787 (Curran i in.). Maski według wynalazku mogą przyjmować wiele innych konfiguracji, takich jak maski płaskie lub maski o kształcie miskowym, przedstawione przykładowo w patencie USA nr 4.807,619 (Dyrud i in.). Zacisk nosa może mieć konfigurację opisaną w patencie USA nr 5.558.089 (Castiglione). Maska może również mieć pasowanie termochromowe sygnalizujące szczelność na jej obwodzie, aby użytkownik mógł łatwo upewnić się, czy zapewnione jest prawidłowe dopasowanie - patrz patent USA nr 5.617.849 (Springett i in.).

Zawór wydechowy 22, który jest przewidziany na korpusie 24 maski, otwiera się, gdy użytkownik wydycha, pod wpływem zwiększonego ciśnienia wewnątrz maski i powinien pozostawać zamknięty pomiędzy oddechami i podczas wdechu. Kiedy użytkownik wdycha, powietrze jest przeciągane przez materiał filtrujący, który może zawierać włókninowy materiał filtrujący 27 (fig. 2, 4-9 oraz 12-13). Materiały filtrujące, które są pospolicie stosowane na podciśnieniowych respiratorach półmaskowych, takich jak respirator pokazany na fig. 1, często zawierają splątaną wstęgę mikrowłókien wydmuchiwanych w stanie roztopionym (BMF), posiadających ładunki elektryczne. Włókna BMF mają zwykle przeciętną średnicę około 10 (im lub mniejszą. Kiedy włókna te są przypadkowo splątane we wstędze, wówczas mają wystarczającą integralność, by były traktowane jako mata. Przykłady materiałów włóknistych, które mogą być używane jako filtry w korpusie maski, opisane są w patencie USA nr 5.706.804 (Baumann i in.), w patencie USA nr 4.419.993 (Peterson), w ponownie wydanym patencie USA nr Re 28.102 (Mayhew), w patentach USA nr 5.472.481 i 5.411.576 (Johnes i in.) oraz w zgłoszeniu patentowym USA 08/514.866 (Rousseau i in.). Materiały włókniste mogą zawierać dodatki w celu zwiększenia filtracji, takie jak dodatki opisane w patentach USA nr 5.025.052 i 5.099.026 (Crater i in.), a mogą również mieć niewielkie zawartości ekstrahowalnych węglowodorów, by polepszyć działanie (patrz przykładowo zgłoszenie patentowe USA nr seryjny 08/941.945 (Rousseau i in.)). Mogą być również wytwarzane włókniste wstęgi posiadające zwiększoną odporność na mgłę olejową, jak przedstawiono w patencie USA nr 4.874.399 (Reed i in.) oraz w zgłoszeniach patentowych uSa 08/941.270 i 08/941.864 (oba Rousseau i in.). Ładunki elektryczne mogą być wprowadzane do wstęg włókniny z włókien BMF sposobami opisanymi przykładowo w patencie USA nr 5.496.507 (Angadjivand i in.), w patencie USA nr 4.215.682 (Kubik i in.) oraz w patencie USA nr 4.592.815 (Nakao).

Figura 2 przedstawia zawór wydechowy 22 w przekroju, zamontowany na korpusie 24 maski. Korpus 24 działa jako element filtru wdechu i zawiera warstwę materiału filtrującego 27, zewnętrzny tkaninowy materiał 29 przykrycia i wewnętrzny tkaninowy materiał 29' przykrycia. Element filtru wdechowego jest integralny z korpusem 24 maski. To znaczy, tworzy on część korpusu maski, a nie jest częścią, która zostaje później przymocowana do korpusu. Zewnętrzny i wewnętrzny tkaninowy materiał 29 i 29' pokrycia chroni warstwę materiału filtrującego 27 przed siłami tarcia i zatrzymuje wszelkie włókna, które mogą odłączyć się od warstwy materiału filtrującego 27. Tkaninowe materiały 29, 29' przykrycia mogą również mieć zdolność filtracji, chociaż zwykle nawet nie zbliżoną do zdolności filtracji tkaniny stanowiącej warstwę materiału filtrującego 27. Tkaniny przykrywające mogą być wykonane z włóknin zawierających poliolefmy i poliestry (patrz np. patenty USA nr 4.807.619 i 4.536.440 oraz zgłoszenie patentowe USA 08/881.348 z 24 czerwca 1997). Zawór wydechowy 22 zawiera gniazdo 30 i giętką klapkę 42. Ta giętka klapka 42 spoczywa na powierzchni uszczelniającej 43, kiedy klapka jest zamknięta, ale jest uniesiona z powierzchni uszczelniającej 43 przy wolnym końcu 44, kiedy podczas wydychania osiągnięte zostanie znaczne ciśnienie. Powierzchnia uszczelniająca 43 zaworu jest zasadniczo wklęsła krzywoliniowa w przekroju, patrząc w boku.

Figura 3 przedstawia zaworowe gniazdo 30 w widoku z przodu. Zaworowe gniazdo 30 ma otwór 45, który jest usytuowany promieniowo wewnątrz powierzchni uszczelniającej 43. Otwór 45 może mieć krzyżakowe człony 47, które stabilizują powierzchnię uszczelniającą 43 i w rezultacie zawór wydechowy 22 (fig. 2). Krzyżakowe człony 47 mogą również zapobiegać odwróceniu klapki 42 (fig. 2) w otwór 45 podczas wdechu. Giętka klapka 42 jest przymocowana przy swej nieruchomej części 48 (fig. 2) do zaworowego gniazda 30 na powierzchni 49 przytrzymywania klapki. Powierzchnia 49 przytrzymywania klapki, jak pokazano, jest usytu190 442 owana poza obszarem objętym przez otwór i może mieć słupki 51 pomagające w montażu klapki na tej powierzchni. Giętka klapka 42 (fig. 2) może być mocowana do powierzchni 49 przez zgrzewanie ultradźwiękowe, za pomocą kleju, przez mechaniczne zaciśnięcie itp. Zaworowe gniazdo 30 również ma kołnierzową podstawę 46, która odchodzi w bok od zaworowego gniazda 30 przy jego podstawie, by utworzyć powierzchnię umożliwiającą mocowanie zaworu wydechowego 22 (fig. 2) do korpusu 24 maski. Zawór wydechowy 22 pokazany na fig. 2 i 3 jest dokładniej opisany w patentach USA nr 5.509.436 i 5.325.892 (Japuntich i in.). W odróżnieniu od zaworu opisanego w tych dwóch patentach zawór wydechowy 22, pokazany na fig. 2, ma element 31 filtru wydechowego usytuowany w strumieniu wydechowym.

Pokazany na fig. 2 element 31 filtru wydechowego jest usytuowany pomiędzy warstwą materiału filtrującego 27 w korpusie 24 maski a podstawą 46 zaworu wydechowego 22. Element 31 filtru wydechowego jest zatem usytuowany za otworem 52 w korpusie 24 maski. Powietrze wydychane przez użytkownika wchodzi w wewnętrzną przestrzeń gazową maski, która na fig. 2 jest usytuowana po lewej stronie korpusu 24_maski. Wydychane powietrze wychodzi z wewnętrznej przestrzeni gazowej przechodząc przez otwór 52 w korpusie 24 maski. Otwór 52 jest otoczony przez zawór wydechowy 22 przy swej podstawie 46. Przed przejściem przez otwór 45 zaworu wydychane powietrze przechodzi przez element 31 filtru wydechowego. Element 31 filtru wydechowego usuwa zanieczyszczenia, które mogą występować w strumieniu wydychanego powietrza, np. cząstki zawieszone w aerozolu wydychanym przez użytkownika. Po przejściu przez element 31 filtru wydechowego wydychane powietrze wychodzi z otworu 45 zaworu, gdy wolny koniec 44 giętkiej klapki jest uniesiony z powierzchni uszczelniającej 43, pod wpływem siły wytwarzanej przez powietrze wydychane przez użytkownika. Całe wydychane powietrze powinno przechodzić przez warstwę materiału filtrującego 27 korpusu maski lub przez element 31 filtru wydechowego. W idealnych warunkach wydychane powietrze nie może wychodzić z wewnętrznej przestrzeni gazowej bez filtrowania, chyba że w sposób niezamierzony uchodzi z maski np. przy jej obwodzie 21 (fig. 1).

Wydychane powietrze, które opuszcza wewnętrzną przestrzeń gazową przez otwór 45 zaworu, przechodzi następnie przez otwory 53 w pokrywie 54 zaworu, aby dostać się do zewnętrznej przestrzeni gazowej. Pokrywa 54 zaworu jest usytuowana po zewnętrznej stronie zaworowego gniazda 30 i zawiera otwory 53 po bokach i przy wierzchołku pokrywy 54 zaworu. Pokrywa zaworu o takiej konfiguracji jest przedstawiona w patencie na wzór USA 347.299 (Bryant i in.). Mogą być również używane inne konfiguracje innych zaworów wydechowych i pokryw zaworowych (patrz patent USA nr wzór 347.298 (Japuntich i in.) na inną pokrywę zaworową).

Opór lub spadek ciśnienia na elemencie filtru wydechowego jest korzystnie mniejszy niż opór lub spadek ciśnienia na elemencie filtru wdechowego korpusu maski. Ponieważ wydychane powietrze będzie przemieszczać się drogą o najmniejszym oporze, ważne jest stosowanie elementu filtru wydechowego, który ma mniejszy spadek ciśnienia niż korpus maski, korzystnie mniejszy niż media filtrujące w korpusie maski, tak że większa część wydychanego powietrza przechodzi raczej przez materiały filtru wydechowego niż przez media filtrujące korpusu maski. W tym celu zawór wydechowy zawierający element filtru wydechowego powinien mieć spadek ciśnienia mniejszy niż spadek ciśnienia na mediach filtrujących korpusu maski. Większość lub zasadniczo całe wydychane powietrze przepływa zatem z wnętrza korpusu maski na zewnątrz przez zawór wydechowy i przez element filtru wydechowego. Jeżeli opór stawiany przepływowi powietrza przez element filtru wydechowego jest tak duży, że powietrze nie może być łatwo wypychane z wnętrza maski, wówczas zawartość wilgoci i dwutlenku węgla w masce może zwiększyć się i spowodować niewygodę dla użytkownika.

Figura 4 przedstawia element 32 filtru wydechowego usytuowany w innym miejscu. W tym przykładzie wykonania element 32 filtru wydechowego jest umieszczony wewnątrz korpusu 24 maski przed otworem 52 w mediach filtracyjnych. Podobnie jak w poprzednim wykonaniu wydychane powietrze podnosi giętką klapkę 42 na wylotowym otworze 45, a następnie przechodzi przez otwory 53 w zaworowej pokrywie 54. Wydychane powietrze przechodzi przez element 32 filtru wydechowego przed przejściem przez otwór 52 w mediach filtracyjnych i przez zaworowy otwór 45. Podobnie jak w innych wykonaniach element 32 filtru wydechowego może być mocowany do maski w tym miejscu przykładowo przez moco10

190 442 wanie mechaniczne (np. mocowanie zatrzaskowe lub cierne), przez zgrzewanie ultradźwiękowe lub za pomocą kleju.

Figura 5 przedstawia element 33 filtru wydechowego, który rozciąga się nad i wokół zaworowej pokrywy 54 zaworu wydechowego 22. Element 33 filtru wydechowego jest korzystnie usytuowany tuż przy zewnętrznej stronie pokrywy zaworowej i jest przytrzymywany pomiędzy korpusem 24 maski a zaworowym gniazdem 30 i zaworową pokrywą 54. W tym położeniu wydychane powietrze przechodzi przez element 33 filtru wydechowego po przejściu przez otwory 53 w zaworowej pokrywie 54. Konstrukcje takie mogą być korzystne, ponieważ usytuowanie elementu 33 filtru wydechowego za zaworowym otworem 45 i klapką 42 pozwala, by strumień wydechowy uderzał w zaworową klapkę 42 bez przeszkód. Umieszczenie elementu filtru wydechowego za pokrywą zaworową może zatem pozwolić na uniknięcie zmniejszenia pędu wydychanego strumienia powietrza, które mogłoby pogorszyć otwieranie zaworu. Usytuowanie za pokrywą zaworową może być również korzystne z tego względu, że zapewnia lepsze profilaktyczne osłonięcie zaworu i umożliwia zbieranie cząstek, które mogłyby powstać na skutek przerwania menisku kondensacyjnego pomiędzy zaworową klapką 42 a zaworowym gniazdem 30.

Figura 6 przedstawia element 34 filtru wydechowego, który jest usytuowany po wewnętrznej stronie pokrywy 54 zaworu. Element 34 filtru wydechowego jest trzymany pomiędzy zaworowym gniazdem 30 a korpusem 24 maski i pomiędzy zaworowym gniazdem 30 a pokrywą 54 zaworu. Wydychane powietrze przechodzi zatem przez element 34 filtru wydechowego przed przejściem przez otwory 53 w pokrywie 54 zaworu, ale po przejściu przez zaworowy otwór 45. Usytuowanie elementu 34 filtru wydechowego za zaworem w tym przykładzie wykonania może podobnie być korzystne, jak opisano powyżej w odniesieniu do fig. 5.

Figura 7 przedstawia również element filtru wydechowego, który jest usytuowany za klapką 42 zaworu. Element 35 filtru wydechowego ma pole powierzchni zwiększone w porównaniu z innymi wykonaniami. Element 35 filtru wydechowego rozciąga się całkowicie po zewnętrznej stronie zaworu wydechowego 22 i korpusu 24 maski. Ponieważ element 35 filtru wydechowego ma pole powierzchni nieco większe niż pole powierzchni korpusu 24 maski (lub warstwy materiału filtrującego 27 w korpusie 24 maski), na elemencie 35 filtru wydechowego wystąpi mniejszy spadek ciśnienia niż na korpusie 24 maski (jeżeli w każdym z tych elementów zastosowany jest taki sam materiał filtrujący) i dlatego wydychane powietrze będzie łatwo przechodzić z wewnętrznej przestrzeni gazowej do zewnętrznej przestrzeni gazowej poprzez otwór 52 w korpusie 24 maski i poprzez otwór 45 zaworu wydechowego. Materiał filtrujący 27, który jest zastosowany w korpusie 24 maski, zwykle jest materiałem o wysokiej skuteczności, który wykazuje bardzo małe przenikanie cząstek (patrz opis powyżej oraz patenty i zgłoszenia patentowe wymienione powyżej w odniesieniu do materiałów filtrujących BMF, wprowadzania ładunku elektrostatycznego i włóknistych dodatków). Przechodzenie cząstek zwykle jest wystarczające, by spełnić wymagania NlOSH ustanowione w 42 C.F.R. część 84. Przenikanie cząstek i spadek ciśnienia zmieniają się względem siebie odwrotnie (mniejszym przenikalnościom zwykle towarzyszą większe spadki ciśnienia). Ponieważ element 35 będzie wykazywał mniejszy spadek ciśnienia w porównaniu z korpusem 24 maski, przykład wykonania pokazany na fig. 7 jest korzystny, ponieważ materiały filtrujące użyte w elemencie 35 filtru wydechowego mogą być materiałami o wysokiej skuteczności, takimi jak użyte w korpusie maski.

Na figurze 8 element 36 filtru wydechowego jest również usytuowany za otworami 53 w pokrywie 54 zaworu. Jednakże inaczej niż w przykładzie wykonania przedstawionym na fig. 7 pole powierzchni elementu 36 filtru wydechowego jest mniejsze niż pole powierzchni korpusu 24 maski. Element 36 filtru wydechowego jest przymocowany do korpusu 24 maski w miejscu, gdzie środkowy panel 55 korpusu maski spotyka się z górnym panelem 56 i dolnym panelem 57. Chociaż element 36 filtru wydechowego nie przykrywa pola powierzchni, które jest większe niż korpus 24 maski, jest to jednak pole powierzchni zwiększone w porównaniu z innymi wykonaniami. Element 36 filtru wydechowego nie musi być koniecznie zdolny do wykazywania wartości przenikania i spadku ciśnienia, które są wykazywane przez materiały filtrujące 27, jednakże może być bardzo dobrze działającym materiałem filtracyjnym, który ma niewielkie przenikanie cząstek. Jeżeli wewnętrzny i zewnętrzny materiał 29 i 29' pokrycia

190 442 przyczyniają się znacznie do całkowitego spadku ciśnienia na korpusie 24 maski, wówczas może być możliwe, że element 36 filtru wydechowego będzie równie dobrze nadawał się jako materiał filtracyjny jak materiały filtrujące 27 użyte w korpusie 24 maski.

Na figurze 9 element 37 filtru wydechowego jest materiałem 29 zewnętrznej pokrywy. Wykonanie to jest korzystne, ponieważ jest stosunkowo łatwe do wytworzenia. Wyrób taki można wykonać przez przebicie otworu przez inne warstwy, takie jak warstwa materiału filtrującego 27, lub zewnętrzny materiał 29' w korpusie 24 maski, a po przebiciu otworów nakłada się materiał 29 pokrywy zewnętrznej. Wykonanie takie może być korzystne w procesie ciągłym w linii produkcyjnej. Alternatywnie materiał 29 wewnętrznej pokrywy może działać jako element filtru wydechowego, a materiał 29 zewnętrznej pokrywy może mieć rozmieszczone w nim otwory. Albo też obie warstwy materiału 29, 29' mogą działać jako element filtru wydechowego.

Na figurze 10 zawór wydechowy 22 ma element filtru wydechowego pokazany jako filtrująca pokrywa 38 ze spieczonego tworzywa sztucznego lub innego materiału o wystarczającej sztywności oraz jako porowata struktura zapewniająca właściwości filtracyjne. Przykłady materiałów, które mogą być użyte do wytworzenia spiekanej pokrywy zaworu, obejmują VVLON HP (wielkość ziaren 1 mm), VVLON HP (wielkość ziaren 2 mm), VVLON TT1/119 i VVLON HP (wielkość ziaren 2,5 mm), wszystkie z polipropylenowego materiału podstawowego dostępnego z firmy Porvair Technology Ltd., Wrexham, Clwyd, Walia, Zjednoczone Królestwo. Spiekane lub porowate pokrywy zaworów mogą być wytwarzane z arkuszy wyprodukowanych z ziaren. Materiał arkuszowy może być cięty na kawałki, które montuje się w postaci pokrywy zaworu. Alternatywnie ziarna można rozgrzewać i prasować w urządzeniu dostosowanym do kształtowania pokrywy zaworu. Pokrywa 38 zaworu nie ma otworów 53, jak pokrywa 50 zaworu pokazana na fig. 2,5-9 i 11. Powietrze przepływające przez zawór wydechowy 22 przechodzi raczej przez porowatą strukturę elementu 38 filtru wydechowego stanowiącego pokrywę. Przy stosowaniu tej konstrukcji zintegrowanej nie potrzeba elementu filtr wydechowego oddzielnego od pokrywy zaworu.

Figura 11 przedstawia zawór wydechowy 22, który ma element 39 filtru wydechowego wyjmowany i korzystnie wymienny. Wymienny element 39 filtru rozciąga się nad i wchodzi zatrzaskowe na pokrywę 54 zaworu przy zastosowaniu konwencjonalnych lub innych elementów mocujących. Pomiędzy pokrywą 54 zaworu a korpusem 24 maski umieszczona jest warstwa nieprzepuszczalna (nie pokazano), aby uniemożliwić wchodzenie z powrotem wydychanej wilgoci. Wymienny element 39 filtru może być skonstruowany tak, by wchodził zatrzaskowe i szczelnie na pokrywę 54 zaworu, albo też może być on mocowany innymi znanymi sposobami, np. przez spojenie klejowe wrażliwe na nacisk lub umożliwiające przestawienie. Wymienny element 39 filtru może mieć strukturę porowatą, taką jak termicznie spojona włóknina, albo też może być wykonany z materiału spieczonego lub porowatego, jak opisano powyżej. Wykonanie takie umożliwia wymianę elementu filtru wydechowego przed zakończeniem czasu eksploatacji maski.

Figura 12 przedstawia drugie wykonanie miskowo ukształtowanej maski na twarz oznaczonej ogólnie przez 60. Maska 60 zawiera paski 62, które są dołączone do korpusu 64 maski i które przebiegają za głową i szyją użytkownika, by przytrzymywać maskę przy twarzy. Korpus 64 maski działa jako element filtru wdechowego i jest zasadniczo wykonany z włóknistego materiału filtrującego, jak opisano powyżej, a może również zawierać warstwy materiału wewnętrznej i/lub zewnętrznej pokrywy - patrz przykładowo patent USA nr 5.307.796 (Kronzer i in.), patent USA nr 4.807.619 (Dyrud) oraz patent USA nr 4.536.440 (Berg). Podobnie do przykładu wykonania pokazanego na fig. 1-7 maska 60 na twarz może zawierać zawór wydechowy podobny do zaworu w innych wykonaniach. Element 40 filtru wydechowego, który przykrywa zewnętrzną stronę pokrywy zaworu (nie pokazano), może być zastosowany w celu uniemożliwienia wchodzenia zanieczyszczeń w zewnętrzną przestrzeń gazową. Element filtru wydechowego może być mocowany jak przedstawiono powyżej na fig. 5. Element filtru wydechowego może być również usytuowany, jak opisano powyżej, w odniesieniu do innych rysunków. Maska na twarz może mieć również kształty miskowe inne niż przykłady wykonania pokazane na fig. 12 i na rysunkach opisanych powyżej. Maska ta może przykładowo mieć kształt pokazany w patencie USA nr 4.827.924 (Japuntich).

190 442

Figura 13 przedstawia maskę 70 w postaci respiratora na całą twarz, który zawiera korpus 72 maski, zawierający zasadniczo nieporowatą uszczelkę 73 twarzy, wykonaną z tworzywa sztucznego i/lub kauczuku oraz przezroczystą szybkę 74. Korpus 72 maski ma taki kształt, by zakrywał oczy, nos i usta użytkownika i zapewniał uszczelnienie wokół twarzy użytkownika. Korpus 72 maski zawiera wdechowe otwory 76, które służą do umieszczenia w nich wyjmowanych wkładów filtrujących (nie pokazano), takich jak opisane w broszurze Minnesota Mining and Manufacturing Company Health and Environmental Safety 70-0701-5436-7 (535)BE z 1 kwietnia 1993. Otwory 76 powinny zawierać jednokierunkowy zawór wdechowy, który umożliwia przepływ powietrza do wnętrza maski. Wkłady filtrujące filtrują powietrze wciągane w maskę, zanim przejdzie ono przez otwory 76. Maska 70 zawiera paski (nie pokazano) przebiegające przez wierzchołek głowy użytkownika i za jego głową i szyją, by przytrzymywać maskę 70 przy twarzy użytkownika. Maska na twarz o tej konstrukcji jest również pokazana i opisana w zgłoszeniu patentowym USA 08/727.340 (Reischel i in.) oraz w patencie USA nr wzór 388.872 (Grannis i in.) i 378.610 (Reischel i in.).

Korpus 72 maski zawiera zawór wydechowy 78 zasadniczo w środkowej dolnej części maski 70. Zawór wydechowy 78 może zawierać membranę typu kołowej klapki (nie pokazano) przytrzymywaną w swym środku za pomocą bródki przebiegającej poprzez otwór w środku klapki. Takie zawory wydechowe są opisane przykładowo w patencie USA nr 5.062.421. Przedmiotowy wynalazek obejmuje również element 41 filtru wydechowego umieszczony na zewnętrznej części obudowy zaworu. Ten element 41 filtru wydechowego może być usytuowany w innych miejscach wzdłuż strumienia przepływu wydechu i w pobliżu zaworu wydechowego podobnie do miejsc pokazanych na innych rysunkach. Element 41 filtru wydechowego może być wykonany jako odłączany i wymienny. Element filtru wydechowego korzystnie jest dostosowany tak, że jego umieszczenie w strumieniu przepływu wydechu pozwala, by element filtru wydechowego spoczywał na drodze o najmniejszym oporze, tak że element filtru wydechowego zasadniczo nie hamuje przepływu przez zawór wydechowy.

We wszystkich przedstawionych wykonaniach w normalnych okolicznościach zasadniczo całe wydychane powietrze przechodzi albo przez korpus maski, albo przez element 31-41 filtru wydechowego. Chociaż powietrze może kontaktować się z elementem filtru wydechowego w różnych punktach w strumieniu przepływu wydechowego, niezależnie od usytuowania element filtru wydechowego pozwala na usuwanie zanieczyszczeń ze strumienia przepływu wydechowego, by zapewnić pewien poziom ochrony innym osobom lub rzeczom przy równoczesnym zapewnianiu lepszego komfortu użytkownikowi i umożliwieniu użytkownikowi zakładania szczelnie pasującej maski. Element filtru wydechowego nie musi koniecznie usuwać wszystkich zanieczyszczeń ze strumienia przepływu wydechu, ale korzystnie zatrzymuje co najmniej 95%, a korzystniej co najmniej 97%, zaś jeszcze korzystniej co najmniej 99% przy badaniu według opisanego powyżej testu skuteczności filtrowania bakterii.

Aby zapewnić użytkownikowi wygodę podczas noszenia masek według wynalazku, maska korzystnie umożliwia, by co najmniej 50% powietrza wchodzącego w wewnętrzną przestrzeń gazową przechodziło przez element filtru wydechowego. Korzystniej, co najmniej 75%, a jeszcze korzystniej co najmniej 90% wydychanego powietrza przechodzi przez element filtru wydechowego, zamiast uchodzić poprzez materiał filtrujący lub ewentualnie wokół obwodu maski. Kiedy zawór opisany w patentach USA 5.509.436 i 5.325.892 (Japuntich) jest używany w respiratorze, a element filtru wydechowego ma mniejszy spadek ciśnienia niz korpus maski, wówczas więcej niż 100% powietrza może przechodzić przez element filtru wydechowego. Jak opisano w tych patentach może to nastąpić wtedy, gdy powietrze przepływa do wnętrza filtrującej maski na twarz z prędkością co najmniej 8 metrów na sekundę przy badaniu procentowego przepływu przez zawór (opisane poniżej). Ponieważ więcej niż 100% wydychanego powietrza przechodzi poprzez zawór, występuje dopływ netto powietrza poprzez materiał filtrujący. Powietrze, które wchodzi w wewnętrzną przestrzeń gazową poprzez materiał filtrujący jest mniej wilgotne i chłodniejsze, a zatem polepsza wygodę użytkownika.

Przykłady wykonania elementu filtru wydechowego, które są filtrami przykrywającymi większe części korpusu maski, mają zwiększone pole powierzchni, tak że opór przepływu przez element filtru wydechowego jest skutecznie zmniejszony. Mniejszy opór dla strumienia przepływu wydechowego zwiększa procent wydychanego powietrza przechodzącego przez

190 442 zawór wydechowy a nie przez korpus maski. Różne materiały i wymiary korpusu maski oraz filtru zaworu wydechowego mogą tworzyć różne rozkłady przepływu i spadki ciśnienia.

Stwierdzono, że wiele rodzajów dostępnych w handlu materiałów filtrujących, takich jak materiały z mikrowłókien rozdmuchiwanych w stanie roztopionym, opisane powyżej, albo włókniny spajane przy przędzeniu są materiałami filtrującymi możliwymi do zaakceptowania dla elementów filtru wydechowego. Korzystny element filtru wydechowego zawiera spojony przy przędzeniu materiał polipropylenowy. Materiał taki można otrzymać z firmy PolyBond Inc., Waynesboro, Wirginia, produkt numer 87244. Element filtru wydechowego może być również otwartokomórkową pianką. Dodatkowo, jeżeli maska wykorzystuje warstwy kształtujące do zapewnienia podparcia dla materiałów filtrujących (patrz np. patent USA nr 5.307.796 (Kronzer), patent USA nr 4.807.619 (Dyrud) i patent USA nr 4.536.440 (Berg), wówczas warstwy kształtujące (zwane również materiałem skorupy ukształtowanej maski) mogą być wykorzystywane jako element filtru wydechowego. Albo też element filtru wydechowego może być wykonany z tych samych materiałów, które są zwykle używane do tworzenia warstw kształtujących. Materiały takie zwykle zawierają włókna, które mają składniki spajające, które umożliwiają spajanie włókien ze sobą w punktach skrzyżowania tych włókien. Takie termicznie spojone włókna typowo występują w postaci pojedynczych włókienek lub w postaci wieloskładnikowej. Konstrukcja włókninowa warstwy kształtującej daje jej zdolność filtrowania, chociaż zwykle nie tak dużą jak w przypadku warstwy filtrującej, która pozwala, by warstwa kształtująca zatrzymywała większe cząstki pochodzące od użytkownika, takie jak ślina. Ponieważ takie materiały są wykonane z włókien spajanych termicznie, możliwe jest ich formowanie w trójwymiarowe kształty pasujące na zawór wydechowy, jak przykładowo w postaci pokrywy zaworu. Ogólnie każda struktura porowata, która jest zdolna do filtrowania zanieczyszczeń, jest rozważana do stosowania w charakterze elementu filtru wydechowego według wynalazku.

Aby obniżyć spadek ciśnienia na elemencie filtru wydechowego, można go wykonać z powiększonym polem powierzchni. Przykładowo może on być marszczony lub pleciony, albo może być w postaci filtru w kształcie placka, który jest mocowany rozłączalnie.

Element filtru wydechowego korzystnie zawiera fluorochemiczne dodatki w celu polepszenia zabezpieczenia maski przed bryzgami płynów. Dodatki fluorochemiczne, które mogą być odpowiednie do takich celów, opisano w patentach USA nr 5.025.052 i 5.099.026 (Crater i inni), w patencie USA nr 5.706.804 (Baumann i inni) oraz w zgłoszeniu patentowym USA nr seryjny 08/901.363 (Klun i inni) z 28 lipca 1997. Dodatek fluorochemiczny może być zawarty w objętości materiału w postaci stałej, który występuje w porowatej strukturze elementu filtru wydechowego i/lub może być nakładany na powierzchnię porowatej struktury. Kiedy porowata struktura jest włóknista, fluorochemiczny dodatek korzystnie jest zawarty co najmniej w niektórych lub wszystkich włóknach elementu filtru wydechowego.

Dodatki fluorochemiczne, które mogą być stosowane w połączeniu z elementem filtru wydechowego, aby powstrzymywać przechodzenie cieczy przez ten element, mogą zawierać przykładowo flurochemiczne oksazolidinony, fluorochemiczne piperazyny, fluoroalifatyczne związki zawierające rodniki, fluorochemiczne estry oraz ich kombinacje. Korzystne dodatki fluorochemiczne obejmują fluorochemiczne oksazolidinony, takie jak CsFi₇SC2(CH3)CH₂CH-(CH ₂Cl)OH (patrz przykład 1 w patentach Cratera i innych) oraz fluorochemiczne estry kwasu dimerowego (patrz przykład 1 zgłoszenia Klun i inni). Korzystnym dostępnym w handlu dodatkiem fluorochemicznym jest środek o nazwie firmowej FK-1801 Scotchban™ z firmy 3M Company, Saint Paul, Minnesota.

Oprócz lub zamiast wymienionych dodatków fluorochemicznych mnożna użyć innych materiałów w celu uniemożliwiania przechodzenia cieczy, takich jak woski lub silikony. Zasadniczo każdy produkt, który uniemożliwia przechodzenie cieczy, ale nie kosztem znacznego zwiększenia spadku ciśnienia na elemencie filtru wydechowego, rozważany jest do użycia według przedmiotowego wynalazku. Korzystnie dodatek nadaje się do przetwarzania w stanie roztopionym, tak że może być zawarty bezpośrednio w porowatej strukturze elementu filtru wydechowego. Dodatki takie korzystnie wpływają na odpychanie płynów wodnych, a więc zwiększają oleofobowość i hydrofobowość albo są czynnikami zmniejszającymi energię powierzchniową.

190 442

Element filtru wydechowego jest nie tylko użyteczny w celu usuwania zanieczyszczeń i uniemożliwiania przechodzenia cieczy, ale może również być użyteczny do usuwania niepożądanych oparów. Element filtru wydechowego może zatem mieć właściwości sorpcyjne dla usuwania takich zanieczyszczeń. Element filtru wydechowego może być wykonany z aktywnego materiału ziarnistego, takiego jak węgiel aktywowany; spojonych ze sobą przez polimerowy materiał ziarnisty, by utworzyć element filtru, który może również zawierać włókninowy filtr ziarnisty, jak opisano powyżej, aby zapewnić właściwości usuwania oparów, jak również zadowalającą skuteczność filtrowania materiałów cząstkowych. Przykład spojonego filtru cząstkowego opisano.w patentach USA nr 5.656.368, 5.078.132 i 5.033.465 (Braun i inni) oraz w patencie USA nr 5.696.199 (Senkus i inni). Przykład elementu filtru, który łączy w sobie zdolność filtrowania gazów i materiałów cząstkowych, opisano w patencie USA nr 5.763.078 (Braun i Steffen). Element filtru wydechowego może również być skonstruowany jako włóknina na przykład z rozdmuchiwanych w stanie roztopionym mikrowłókien, które wspierają aktywny materiał cząstkowy, taki jak opisano w patencie USA nr 3.971.373 (Braun). Aktywny materiał cząstkowy może być również poddawany miejscowej obróbce, aby zapewnić usuwanie oparów, patrz np. patenty USA nr 5.496.785 i 5.344.626 (Abler).

Maski twarzowe, które mają element filtru wydechowego według przedmiotowego wynalazku, spełniają. jak stwierdzono, warunki norm przemysłowych (lub przewyższają je) na właściwości takie, jak odporność na płyn, skuteczność filtrowania i wygoda użytkownika. W dziedzinie medycyny zwykle oceniana jest w przypadku masek twarzowych skuteczność filtrowania bakterii (BFE), która oznacza zdolność maski do zatrzymywania cząstek, zwykłe bakterii, wydychanych przez użytkownika. Badania BFE mają ocenić procent cząstek, które uchodzą z wnętrza maski. Departament Obrony podaje trzy badania dla oceny BFE, które są opublikowane w MIL-M-36954C, Military Specification: Mask, Surgical, Disposable (12 czerwca 1975). Według minimalnego wymagania normy przemysłowej wyrób chirurgiczny powinien mieć skuteczność co najmniej 95% przy ocenie według tych testów.

BFE oblicza się przez odejmowanie procentowej penetracji od 100%. Procentowa penetracją jest to stosunek liczby cząstek za maską do liczby cząstek przed maską. Filtrujące maski twarzowe, które wykorzystują polipropylenowy materiał BMF naładowany elektrostatycznie i mają element filtru wydechowego według przedmiotowego wynalazku, mogą być lepsze od minimalnych wartości normy przemysłowej i mogą nawet mieć skuteczność większą niż 97%o.

Maski na twarz powinny również spełniać warunki badania odporności na płyny, gdzie pięć uderzeń syntetycznej krwi kieruje się na maskę pod ciśnieniem 5 psi (34,5 kPa). Jeżeli krew nie przejdzie przez maskę, wynik testu jest pozytywny, a jeśli syntetyczna krew zostanie wykryta, wynik testu jest negatywny. Maski, które mają zawór wydechowy i element filtru wydechowego według przedmiotowego wynalazku, mogą przejść to badanie z wynikiem pozytywnym, kiedy element filtru wydechowego jest umieszczony na zewnątrz lub po stronie zaworu kontaktującej się z powietrzem otoczenia, jak również po stronie wewnętrznej lub po strome na twarz zaworu wydechowego. Filtrujące maski na twarz według przedmiotowego wynalazku mogą zapewniać zatem dobrą ochronę przed bryzgami płynów podczas używania.

Wygoda użytkownika ulega polepszeniu, kiedy duży procent wydychanego powietrza wychodzi swobodnie przez zawór wydechowy, a nie przez korpus maski lub jego obrzeże. Przeprowadzono badania, w którym strumień sprężonego powietrza jest kierowany do wewnętrznej przestrzeni gazowej maski na twarz przy równoczesnym mierzeniu spadku ciśnienia na korpusie maski. Chociaż wyniki zmieniały się zależnie od materiału filtru użytego na element filtru wdechowego jak również w zależności od usytuowania i rodzaju elementu filtru wydechowego według przedmiotowego wynalazku, stwierdzono, że przy natężeniu przepływu w przybliżeniu 79 l/min powyżej 95% powietrza może opuszczać wewnętrzną przestrzeń gazową przez zawór, a mniej niż 5% przez materiał filtrujący w korpusie maski, kiedy stosuje się dostępny w handlu materiał polipropylenowy spojony przy przędzeniu (87244 dostępny z firmy PolyBond of Waynesboro, Virginia) jako element filtru wydechowego.

PRZYKŁADY

Maski na twarz posiadające element filtru wydechowego przygotowano następująco. Zastosowane zawory wydechowe opisane są w patencie USA nr 5.325.892 (Japuntich i inni) i są dostępne na maskach twarzowych z firmy 3M Company jako zawory wydechowe 3M

190 442

Cool Flow™. W środku respiratora 3M 1860™ wycięto otwór o średnicy 2 cm, aby pomieścić zawór. Zawór był przymocowany do respiratora za pomocą zgrzewarki ultradźwiękowej dostępnej z firmy Branson (Danbury, Connecticut). Zastosowano respiratory z maską na twarz 3M 8511™, które posiadały już zawór. Element filtru mocowano do zaworu kilkoma sposobami. W jednym wykonaniu element filtru był zgrzewany na miejscu pomiędzy gniazdem zaworowym a korpusem maski, jak pokazano na fig. 2. W innej konstrukcji element filtru wydechowego umieszczono na pokrywie zaworu i przycięto tak, aby wystawał około pół cala (13 mm) poza zawór ze wszystkich stron. Następnie element filtru wydechowego zgrzewano ultradźwiękowo z zewnętrzną wargą pokrywy zaworu, jak pokazano na fig. 5, stosując zgrzewarkę ultradźwiękową dostępną z firmy Branson (Danbury, Connecticut). Element filtru wydechowego można również mocować w ten sposób stosując klej. W innej konstrukcji element filtru wydechowego umieszczono nad gniazdem zaworowym i poniżej pokrywy zaworu, jak pokazano na fig. 6. Następnie materiał wystający poza gniazdo zaworu schowano pod gniazdo, a owinięty zawór umieszczono na korpusie maski nad otworem. Zespół złożony z respiratora, materiału filtru i zaworu zgrzano następnie ultradźwiękowo ze sobą. Od wewnątrz maski nadmiar materiału filtrującego odcięto, pozostawiając nie zasłonięty otwór zaworu i materiał filtru przykrywający zawór i uszczelniony wokół obwodu zaworu. W innej konstrukcji element filtru wydechowego przymocowano do zewnętrznej krawędzi filtrującego elementu twarzowego przez zgrzewanie ultradźwiękowe lub klejenie, aby elementu filtru mógł przykrywać zasadniczo całą zewnętrzną stronę maski, łącznie z zaworem wydechowym, jak pokazano na fig. 7.

BADANIE SKUTECZNOŚCI FILTROWANIA BAKTERII

Maski na twarz opisane powyżej badano na skuteczność filtrowania bakterii (BFE) w teście zmodyfikowanym z, ale opartym na normie Departamentu Obrony MIL-M-36954C, Military Specifications: Mask, Surgical, Disposable (12 czerwca 1975) 4.4.1.1.2 Sposób II, jak opisano przez William H. Friedrichs, junior w The Journal of Environmental Sciences, s. 33-40 (listopad/grudzień 1989).

Maski na twarz wymienione w tabeli 1 poniżej były zamknięte w gazoszczelnej komorze. Powietrze wyciągnięto, wytwarzając w tej komorze podciśnienie, poprzez charakteryzujący się wysoką skutecznością filtr powietrza zatrzymujący cząstki stałe (HEPA), a następnie przepuszczono przez respirator z wewnętrznej przestrzeni gazowej do zewnętrznej przestrzeni gazowej przy stałym natężeniu przepływu 28,3 l/min, aby symulować stały stan wydychania. Na skutek tego zawór pozostał otwarty. Użyto nebulizatora (część nr FT-13, 3M Company, Occupational Health and Environmental Safety Division, St. Paul, Minnesota) w celu wytworzenia aerozolu z kulek lateksu polistyrenowego (PSL) (z firmy Duke Scientific Corp., Paloalto, Kalifornia) o wymiarach podobnych jak w aerozolach wytwarzanych przez nebulizację Staphylococcus aureus, o średnicy aerodynamicznej 2,92 pm, po wewnętrznej lub na twarz stronie respiratora. Prowokujący aerozol nie był neutralizowany pod względem ładunku elektrostatycznego. Prowokację powodowano przez ściskanie nebulizatora z częstotliwością jednego ściśnięcia na sekundę i próbkowano w wewnętrznej przestrzeni gazowej, a następnie w zewnętrznej przestrzeni gazowej stosując aerodynamiczny przyrząd do określania wielkości cząstek (APS 3310 z TSI Company, St. Paul, Minnesota). Procentową penetrację określano przez dzielenie stężenia cząstek za zaworem przez stężenie cząstek przed zaworem i pomnożenie przez 100. Do obliczania penetracji brano tylko stężenia cząstek w zakresie wielkości 2,74-3,16 pm. BFE obliczano jako 100 minus penetracją, Stwierdzono, że sposoby in vitro, takie jak ten, są pewniejsze niż sposoby in vivo, takie jak zmodyfikowany test Greene'a i Vesley'a, opisany przez Donalda Vesley'a, Ann C. Langholtz i Jamesa L. Lauera w Infection in Surgery, s. 531-536 (lipiec 1983). Dlatego oczekuje się, że osiągnięcie 95% BFE przy stosowaniu sposobu opisanego powyżej będzie równoważne lub większe niż osiągnięcie 95% BFE przy stosowaniu zmodyfikowanego testu Greene'a i Vesley'a. Wyniki oceny przy stosowaniu sposobu opisanego powyżej przedstawiono w tabeli 1.

190 442

Tabel© 1

Wyniki badania skuteczności filtrowania bakterii zaworów wydechowych 3M™ z zamontowanymi elementami filtru wydechowego na respiratorach 3M 1860™

Przykład	Materiał i konstrukcja elementu filtru wydechowego	BFE
1	Materiał uformowanej skorupy przyklejony do pokrywy zaworu, jak pokazano na fig. 5	>98%
2	2 wartwy spojonego przy przędzeniu materiału* z polipropylenu 872444 zabarwionego turkosowo o gramaturze 1,25 uncji na jard kwadratowy (34,2 g/m) zgrzane z pokrywą zaworu, jak pokazano na fig. 5	>97,5%
Π 3	1 warstwa materiału spojonego przy przędzeniu z polipropylenu o gramaturze 50,1 g/m², zawierającego 115% fluorochemicznego dodatku* estru kwasu dimerowego zgrzana z pokrywą zaworu, jak pokazano na fig. 5	>97%
4	1 warstwa spojonego przy przędzeniu materiau polipropylenowego o gramaturze 40 g/m2, zgrzana z pokrywą zaworu, jak pokazano na fig. 5	>97%

* Wszystkie materiały spojone przy przędzeniu z polipropylenu 87244 o gramaturze 34,2 g/m² otrzymane były z firmy Poły Bond, Inc., Waynesboro, Wirginia.

** W przykładach tych wartości podano w procentach wagowych, chyba ze zaznaczono inaczej.

*** Patrz przykład 1 w zgłoszeniu patentowym USA nr seryjny 08/901.363 (Klun i inni), gdzie opisano ten dodatek. Dalsze informacje na temat tego fluorochemicznego estru kwasu dimerowego w tych przykładach podane są w przykładzie 1 wymienionego zgłoszenia (Klun i inni). Wszystkie dodatki w przykładach były przetwarzane w stanie roztopionym we włókna.

Dane w tabeli 1 wykazują, że zawory wydechowe, które mają elementy filtru wydechowego, mogą osiągać sprawność większą niż 95% w badaniu skuteczności symulowanej filtracji bakterii.

BADANIE ODPORNOŚCI NA PŁYNY

Aby symulować rozprysk krwi z uszkodzonej tętnicy pacjenta, można spowodować uderzenie znaną objętością krwi w zawór przy znanej prędkości według normy australijskiej AS 4381-1996 (Załącznik D) na chirurgiczne maski twarzowe, opublikowanej przez Standards Australia (Standards Association of Australia), 1 The Crescent, Homebush, NSW 2140, Australia..

Przeprowadzane badanie było podobne do sposobu australijskiego z niewielkimi zmianami opisanymi poniżej. Roztwór syntetycznej krwi przygotowano przez zmieszanie 1000 ml zdejonizowanej wody, 25,0 g Acrysol G110 (z firmy Rohm and Haas, Filadelfia, Pensylwania) i 10,0 g barwnika Red 081 (z firmy Aldrich Chemical Co,. Milwaukee, Wisconsin). Napięcie powierzchniowe zmierzono i ustawiono tak, że było ono w zakresie 40-44 dyn/cm, przez dodanie według potrzeb Brij 30™, niejonowego środka powierzchniowo czynnego z firmy ICI Surfactants, Wilmington, Delaware.

Zawór z membraną zaworową podpartą w stanie otwartym umieszczono 18 cali (46 cm) od otworu 0,033 cala (0,084 cm) (zawór o numerze 18). Syntetyczną krew wypuszczano z dyszy strugą skierowaną wprost na otwór pomiędzy gniazdem zaworowym a otwartą membraną zaworu. Ustawiono to w czasie tak, że 2 ml syntetycznej krwi wypuszczono z dyszy pod ciśnieniem zbiornika 5 psi (34 kN/m²). Kawałek bibuły umieszczono wewnątrz zaworu bezpośrednio pod gniazdem zaworowym, aby wykryć syntetyczną krew przedostającą się na stronę na twarz korpusu respiratora poprzez zawór. Zawór atakowano syntetyczną krwią pięciokrotnie. Każde wykrycie syntetycznej krwi na bibule lub gdziekolwiek wewnątrz na stronie na twarz respiratora po pięciu uderzeniach krwią traktowane jest jako usterka. Wynikiem poprawnym jest brak wykrycia krwi wewnątrz na stronie na twarz respiratora po pięciu uderzeniach krwią. Nie oceniano korpusu respiratora.

190 442

Wyniki badania odporności na płyn sposobem opisanym powyżej na konstrukcjach elementów zaworów wydechowych z różnych materiałów i zamontowanych w różnych położeniach przedstawiono w tabeli 2.

Tabela 2

Odporność na płyny zaworów wydechowych 3M™ Cool Flow™ posiadających element filtru wydechowego zamontowany na respiratorze 3M 8511™

Przykład	Położenie elementu filtru wydechowego	Materiał elementu filtru wydechowego	Wynik badania odporności na płyny
1	2	3	4
5	brak	brak	negatywny
6a	Element zamontowany pomiędzy gniazdem zaworowym a korpusem maski, jak na fig 2	1 warstwa spojonego przy przędzeniu materiału z polipropylenu 87244 o gramaturze 1,25 uncji na jard kwadratowy (34,2 g/im)	negatywny
6b	2 warstwy spojonego przy przędzeniu materiału z polipropylenu 87244 o gramaturze 1,25 uncji na jard kwadratowy (34,2 g/m2)	negatywny
7	materiał spojonego przy przędzeniu z polipropylenu o gramaturze 110, 6 g/m’, zawierający 0,65% środka zabezpieczającego przed paleniem FX-1801 Scotchban™	pozytywny
8	Element zamontowany na pokrywie zaworu jak na fig. 5	materiał spojonego przy przędzeniu z polipropylenu o garmaturze 50,6 g/inr, zawirujący 0,66% FX- -1801™’	pozytywny
9	materiał spojonego przy przędzeniu z polipropylenu o gramaturze 50 g/im	pozytywny
10	1 warstwa materiału spojonego przy przędzeniu z zabarwionego turkusowo polipropylenu 87244 o gramaturze 1,25 uncji na jard kwadratowy (34,2 g/m) i 1 warstwa materiału rozdmuchiwanego w stanie roztopionym o gramaturze 75-85 g/m2, 85% polipropylenu, 15% polietylenu	pozytywny
11a		2 warstwy materiału spojonego przy przędzeniu z zabarwionego turkusowo-polipropylenu 87244 o gramaturze 1,25 uncji na jard kwadratowy (34,2 g/m)	pozytywny
11b	1 warstwa materiału spojonego przy przędzeniu z zabarwionego turkusowo polipropylenu 87244 o gramaturze 1,25 uncji na jard kwadratowy (34,2 g/m)	negatywny
12	2 warstwy materiału spojonego przy przędzeniu z polipropylenu o gramaturze 20,7 g/m zawierającego 0,62%FX-1801™'	pozytywny

190 442 cd tabeli 2

1	2	3	4
13		1 warstwa materiału spojonego przy przędzeniu z zabarwionego turkusowo polipropylenu 87244 o gramaturze 1,25 uncji na jard kwadratowy (34,2 g/m2) i 1 warstwa materiału polipropylenowego rozdmuchiwanego w stanie roztopionym, 0,53 uncje, o przybliżonej średnicy włókien 7 pm	pozytywny
14		1 warstwa materiału spojonego przy przędzeniu z polipropylenu o gramaturze 40 g/m	pozytywny
15		formowany materiał skorupowy	pozytywny
16		1 warstwa materiału spojonego przy przędzeniu z polipropylenu o gramaturze 50,1 g/m, zawierającą 114% estru fluoroshlmisznego kwasu aimlrowlgo	pozytywny
17		1 warstwa materiału spojonego przy przędzeniu z polipropylenu o gramaturze 10,6 g/m2, zawierającą 0,65% FX-1801™	pozytywny
18		1 warstwa materiału spojonego przy przędzeniu z polipropylenu o gramaturze 1,5 uncji najard kwadratowy (1,81 g/m)	pozytywny

**** Formowany materiał skorupy stosowany w tych przykładach ważył w przybliżeniu 4-6,5 grama na stopę kwadratową (44,4-72,2 g/m²) i miał następujący skład70% białe poliestrowe włókno cięte typ 254, rdzeniowo-osłonowe 65/35 Cellbond™ 4 den * 2 z Honshsa-Celknnse Corp. (Salisbury, Północna Karolina)

Dane z tabeli 2 wykazują, że zawory wydechowe według wynalazku były zdolne zapewnić dobrą odporność na bryzgi płynów.

BADANIE PROCENTOWEGO PRZEPŁYWU PRZEZ ZAWÓR

Zawory wydechowe posiadające elementy filtru wydechowego były badane w celu określenia procentu wypływu wydychanego powietrza z respiratora przez zawór wydechowy w odróżnieniu od powietrza wychodzącego przez filtrową część respiratora. Parametr ten określano za pomocą badania opisanego w przykładach 8-13 patentu USA nr 5.325.892 i opisanego tu w skrócie.

Skuteczność usuwania oddechu poprzez zawór wydechowy jest głównym czynnikiem wpływającym na wygodę użytkownika.

Respiratory z na twarz maską filtrującą montowano na metalowej płycie tak, że zawór wydechowy był usytuowany bezpośrednio nad otworem 0,96 cm2, przez który sprężone powietrze było kierowane z przepływem skierowanym do wnętrza maski jak wydychane powietrze. Spadek ciśnienia na materiale filtru maski określano przez umieszczenie sondy manometru wewnątrz filtrującej maski na twarz.

Całkowite procentowe natężenie przepływu określano następującym sposobem opisanym dla lepszego zrozumienia na podstawie fig. 14. Najpierw przy zamkniętym zaworze określono liniowe równanie opisujące zależność objętościowego natężenia przepływu (Qf od spadku ciśnienia (AP) na masce na twarz. Następnie zmierzono przy określonym objętościowym natężeniu przepływu (Qt) wydechu spadek ciśnienia na masce na twarz, gdy zawór może się otworzyć. Natężenie przepływu przez materiał filtrujący maski na twarz określono

190 442 przy zmierzonym spadku ciśnienia na podstawie tego równania liniowego. Natężenie przepływu przez sam zawór (Q_v) obliczono jako Qv = Qt - 0/· Procent całego natężenia przepływu wydechu przez zawór obliczono jako 100 (Qt - Q/) Qf.

Jeżeli spadek ciśnienia na masce na twarz jest ujemny przy danym Qt, natężenie przepływu przez materiał filtrujący maski na twarz do wnętrza maski będzie również ujemny, co powoduje, że wypływ przez otwór zaworu Qv jest większy niż przepływ Q_T wydechu. Zatem kiedy Q jest ujemne, powietrze jest faktycznie wciągane do wewnątrz przez filtr podczas wydychania i przepływa przez zawór, na skutek czego procent całego natężenia przepływu wydechu.jest większy niż 100%. Jest to nazywane aspiracją i zapewnia chłodzenie użytkownikowi. Wyniki badań nad konstrukcjami posiadającymi element filtru wydechowego z różnych materiałów i zamontowanymi w różnych miejscach podano poniżej w tablicy 3.

Tabela 3

Procentowe natężenie przepływu przez zawór przy 42 l/min i 79 l/min dla zaworów wydechowych 3M™ Cool Flow™ posiadających elementy filtru wydechowego zamontowane na respiratorach 3M 1860™

Przykład	Położenie elementu filtru wydechowego	Materiał elementu filtru wydechowego	Natężenie przepływu wydychanego powietrza przez zawór
przy 42 l/min	przy 79 l/min
1	2	3	4	5
19	brak	brak	76%	104%
20	Zamontowany pomiędzy gniazdem zaworu a korpusem respiratora jak pokazano na fig. 2	2 warstwy materiału spojonego przy przędzeniu z zabarwionego turkusowo polipropylenu 87244 o gramaturze 1,25 uncji na jard kwadratowy (34,2 g/m2)	31%	41%
21		1 warstwa materiału spojonego przy przędzeniu z polipropylenu o gramaturze 50,1 g/m2 zawierającego 1,14% estru fluorochemicznego kwasu dimerowego	19%	24%
22	Pod obudową zaworu, ale nad membraną zaworową, jak pokazano na fig. 6	Materiał spojony przy przędzeniu z polipropylenu o gramaturze 50,6 g/m2 zawierający 0,66% FX-1801™	41%	50%
23	Materiał spojony przy przędzeniu z polipropylenu o gramaturze 50 g/m	58%	70%
24	1 warstwa materiału spojonego przy przędzeniu z zabarwionego turkusowo polipropylenu 87244 o gramaturze 1,25 uncji na jard kwadratowy (34,2 g/m2) i 1 warstwa materiału rozdmuchanego w stanie roztopionym o gramaturze 75-85 g/m2 z 85% polipropylenu 1 15% polietylenu	53%	61%

190 442 cd tabeli 3

1	2	3	I 4	5
25	Nad obudową zaworu, jak pokazano na fig. 5	2 warstwy materiału spojonego przy przędzeniu z zabarwionego turkusowo polipropylenu 87244 o gramaturze 1,25 uncji na jard kwadratowy (34,2 g/m)	65%	96%
<26	Nad całym respiratorem i zaworem, jak pokazano na fig. 7	2 warstwy materiału spojonego przy przędzeniu z polipropylenu 87244 o gramaturze 1,25 uncji na jard kwadratowy (34,2 /m')	88%	112%
27	Na obudową zaworu jak pokazano na fig 5	1 warstwa materiału spojonego przy przędzeniu z białego polipropylenu o gramaturze 1,5 uncji na jard kwadratowy 1,8 g/m	47%	71%
28	Na całym respiratorem i zaworem, jak pokazano na fig. 7	1 warstwa materiału spojonego przez przędzenie z polipropylenu o gramaturze 50,1 g/m, zawierająca 1,14% estru fluorochemicznego kwasu dimerowego	78%	97%
29	Nad całym respiratorem i zaworem, jak pokazano na fig. 7	1 warstwa materiału spojonego przez przędzeniu z polipropylenu o gramaturze 97,4 g/m', zawierajaca 116% estru fluorochemicznego kwasu dimerowego	48%	73%
30	Nad całą obudową zaworu, jak pokazano na fig. 5	formowany materiał skorupy	57%	93%
31	Nad całym respiratorem i zaworu, jak pokazano na fig. 7	2 warstwy materiału spojonego przy przędzeniu o gramaturze 20,7 g/m', zawierającego 0,62% FX-1801™	66%	96%
32	Nad całym respiratorem i zaworem, jak pokazano na fig. 7	1 warstwa materiału spojonego przy przędzeniu z zabarwionego turkusowo polipropylenu 87244 o gramaturze 1,25 uncji na jard kwadratowy (34,2 g/m') i 1 warstwa materiału polipropylenowego o gramaturze 0,53 uncji na jard kwadratowy (0,64 g/m') o przybliżeniu średnicy włókna 7 pm.	66%	99%

190 442

Dane w tablicy 3 wykazują, że przy użyciu filtrujących masek na twarz według wynalazku można osiągnąć dobre procentowe natężenia przepływu przez zawór wydechowy.

Niniejsze zgłoszenie powołuje się w całości na wszystkie patenty i zgłoszenia patentowe wymienione powyżej.

190 442

29'—

190 442

Mig. 7

190 442

Fig. 12

Qv

Fig. 14

Qt

190 442

/ 78

Mg. 13

190 442

Departament Wydawnictw UP RP Nakład 50 egz. Cena 4,00 zł.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Filtrująca maska na twarz, zawierająca korpus maski oraz zawór wydechowy, który jest usytuowany na korpusie maski i ma co najmniej jeden otwór umożliwiający przechodzenie wydychanego powietrza z wewnętrznej przestrzeni gazowej do zewnętrznej przestrzeni gazowej podczas wydychania, znamienna tym, że zawiera włóknisty element (31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41) filtru wydechowego usytuowany w strumieniu wydechowym, by zanieczyszczenia nie mogły przejść z wewnętrznej przestrzeni gazowej do zewnętrznej przestrzeni gazowej wraz z wydychanym powietrzem.
2. Filtrująca maska na twarz według zastrz. 1, znamienna tym, że zawiera ponadto element filtru wdechowego do filtrowania wdychanego powietrza.
3. Filtrująca maska na twarz według zastrz. 2, znamienna tym, że element filtru wdechowego jest integralnie umieszczony w korpusie (24) maski, a ponadto element filtru wydechowego ma spadek ciśnienia przy wydechu, przy czym spadek ciśnienia na filtrze wydechowym jest mniejszy niż spadek ciśnienia na elemencie filtru wdechowego podczas wydychania.
4. Filtrująca maska na twarz według zastrz. 2, znamienna tym, że element filtru wdechowego nie jest integralny z korpusem (24) maski, a ponadto element (31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41) filtru wydechowego jest dostosowany tak, że umieszczenie w strumieniu wydechu powoduje usytuowanie elementu filtru wydechu na drodze najmniejszego oporu przy wydechu.
5. Filtrująca maska na twarz według zastrz. 3, znamienna tym, że ma miskowo ukształtowany korpus (24) maski.
6. Filtrująca maska na twarz według zastrz. 3, znamienna tym, że korpus (24) maski ma usytuowany w nim otwór (52), a zawór wydechowy (22) jest usytuowany na korpusie (24) maski przy tym otworze (52).
7. Filtrująca maska na twarz według zastrz. 6, znamienna tym, że korpus (24) maski zawiera warstwę materiału filtrującego (27), a element (31) filtru wydechowego jest usytuowany pomiędzy materiałem filtrującym (27), a podstawą (46) zaworu wydechowego (22), albo element (32) filtru wydechowego jest usytuowany przed otworem (52) w materiale filtrującym (27), albo zawór wydechowy zawiera pokrywę (54) zaworu, a element (33) filtru wydechowego przebiega nad i wokół pokrywy (54) zaworu po jej stronie zewnętrznej, albo zawór wydechowy zawiera pokrywę (54) zaworu, a element (34) filtru wydechowego jest usytuowany po wewnętrznej stronie pokrywy (54) zaworu, albo element (35) filtru wydechowego przebiega nad zewnętrzną stroną zaworu wydechowego (22) i korpusu (24) maski, a pole powierzchni elementu (35) filtru wydechowego jest większe niż pole powierzchni materiału filtrującego (27) w korpusie (24) maski, albo element (36) filtru wydechowego jest usytuowany za zaworem wydechowym (22) i jest przymocowany do korpusu (24) maski oraz ma pole powierzchni, które jest mniejsze niż pole powierzchni materiału filtrującego (27) korpusu maski.
8. Filtrująca maska na twarz według zastrz. 3, znamienna tym, że element filtru wdechowego zawiera warstwę materiału filtrującego (27) i materiał (29) przykrycia, przy czym materiał (29) przykrycia działa jako element (31) filtru wydechowego.
9. Filtrująca maska na twarz według zastrz. 1, znamienna tym, ze zawór wydechowy (22) ma usytuowaną na nim pokrywę zaworu, która jest strukturą porowatą działającąjako element (38) filtru wydechowego.

190 442
10. Filtrująca maska na twarz według zastrz. 1, znamienna tym. żeelement (31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41) filaru wydechowego usuwa so najmniej 95% zagrożenia przy badaniu według testu skuteczności filtrowania bakterii.